Совет 1: Кто открыл явление естественной радиоактивности

Радиоактивностью или радиоактивным распадом называется спонтанное изменение внутреннего строения или состава нестабильного ядра атома. При этом атомное ядро испускает ядерные фрагменты, гамма-кванты или элементарные частицы.
Радиоактивность может быть искусственной, когда распад ядер атомов достигается путем определенных ядерных реакций. Но прежде чем прийти к искусственному радиоактивному распаду, наука познакомилась с естественной радиоактивностью – самопроизвольным распадом ядер некоторых элементов, которые встречаются в природе.

Предыстория открытия



Любое научное открытие – результат упорного труда, но история науки знает примеры, когда большую роль играла случайность. Так произошло с немецким физиком В.К. Рентгеном. Этот ученый занимался исследованием катодных лучей.

Однажды К.В. Рентген включил катодную трубку, закрытую черной бумагой. Недалеко от трубки лежали кристаллы платиноцианистого бария, которые не были связаны с прибором. Они начали светиться зеленым светом. Так было открыто излучение, возникающее при столкновении катодных лучей с какой-либо преградой. Ученый назвал его Х-лучами, а в Германии и России в настоящее время применяется термин «рентгеновское излучение».

Открытие естественной радиоактивности



В январе 1896 г. французский физик А. Пуанкаре на заседании Академии рассказал об открытии В.К. Рентгена и высказал гипотезу о связи данного излучения с явлением флюоресценции – нетеплового свечения вещества под воздействием ультрафиолета.

На заседании присутствовал физик А.А. Беккерель. Его заинтересовала эта гипотеза, ведь он уже давно исследовал явление флюоресценции на примере уранилнитрита и других солей урана. Эти вещества под воздействием солнечных лучей светятся ярким желто-зеленым светом, но как только действие солнечных лучей прекращается, соли урана перестают светиться менее чем через сотую долю секунды. Это установил еще отец А.А. Беккереля, который тоже был физиком.

Выслушав доклад А. Пуанкаре, А.А. Беккерель предположил, что соли урана, перестав светиться, могут продолжать испускать какое-то другое излучение, проходящие через непрозрачный материал. Опыт, проведенный исследователем, казалось бы, доказывал это. Ученый положил крупинки соли урана на фотопластинку, завернутую в черную бумагу и выставил на солнечный свет. Проявив пластинку, он обнаружил, что она почернела там, где лежали крупинки. А.А.Беккерель сделал вывод, что излучение, испускаемое солью урана, провоцируется солнечными лучами. Но в процесс исследования снова вторглась счастливая случайность.

Однажды А.А. Беккерелю пришлось отложить очередной опыт из-за пасмурной погоды. Подготовленную фотопластинку он убрал в ящик стола, а сверху положил покрытый солью урана медный крест. Через некоторое время он все-таки проявил пластинку – и на ней отобразились очертания креста. Поскольку крест и пластинка находились в недоступном для солнечного света месте, оставалось предположить, что уран – последний в периодической таблице элемент, испускает невидимое излучение самопроизвольно.

Исследованием этого явления наряду с А.А. Беккерелем занялись супруги Пьер и Мария Кюри. Они установили, что данным свойством обладают еще два элемента, открытые ими. Один из них был назван полонием – в честь Польши, родины Марии Кюри, а другой – радием, от латинского слова radius – луч. По предложению Марии Кюри, данное явление было названо радиоактивностью.

Совет 2: Какие есть элементарные частицы

Элементарные частицы — это материальные объекты, которые не могут быть разделены на составные части. Их размеры меньше атомных ядер, наиболее крупные из них называют адронами, они состоят из двух или трех кварков. Всего известно несколько сотен частиц, большая часть из них являются адронами.

Адроны



Адроны — самый большой класс элементарных частиц. Все адроны участвуют в сильном взаимодействии, как и во всех остальных видах взаимодействий. Данные частицы состоят из кварков, наиболее известные из них — нейтрон и протон. Адроны, состоящие из кварка и антикварка, называют мезонами. Барионы — адроны, в состав которых входит три кварка.

К адронам также относятся: К-мезоны, гипероны и другие частицы. Все адроны, за исключением нейтрона, нестабильны, они распадаются. Резонансами называют адроны, распадающиеся за счет сильного взаимодействия. Кварки и адроны могут принимать участие во всех взаимодействиях, лептоны не участвуют в сильном взаимодействии.

Фундаментальные частицы



Помимо адронов существуют бесструктурные частицы — лептоны, кварки, фотоны и некоторые другие. Их называют фундаментальными, среди них известно 6 кварков и 6 лептонов. Все они имеют спин ½ и являются фундаментальными фермионами, их разделяют на три группы — поколения, в каждом из них 2 лептона и 2 кварка.

Лептоны



Лептонами называют группу точечных бесструктурных частиц, не участвующих в сильном взаимодействии. Существует три пары лептонов: электрон и электронное нейтрино, мюон и мюонное нейтрино, а также тау-лептон и тау-лептонное нейтрино. Причина существования трех пар лептонов неясна.

Каждая пара характеризуется своим лептонным квантовым числом, которое еще называют лептонным ароматом. Лептонные квантовые числа (ароматы) сохраняются во всех наблюдаемых реакция и распадах. У электрона и электронного нейтрино, мюона и мюонного нейтрино, тау-лептона и тау-нейтрино это число равно +1, у антилептонов знаки лептонных чисел противоположны.

Электрон и нейтрино стабильны, тау-лептон и мюон нестабильны, они распадаются на более легкие частицы. Мюон, электрон и тау-лептон имеют один и тот же отрицательный заряд, но их массы различны. Нейтрино электрически нейтральны и обладают нулевой или очень малой массой.

Фермионы



К частицам первого поколения относятся u и d кварки, а также электрон. Из них состоит вся наблюдаемая материя, кварки u и d входят в состав нуклонов, из нуклонов состоят ядра атомов. Атомы образуют ядра с электронами на орбитах. Фермионы обладают полуцелым спином (1/2, 3/2, 5/2) и подчиняются статистике Ферми-Дирака, согласно которой в состоянии с определенным набором квантовых чисел может находиться только один фермион данного типа.

Бозоны



Существуют частицы со спином 1, это фотон, глюон, бозоны Z и W, а также со спином 2 (гравитон), их называют фундаментальными бозонами. Бозоны выполняют роль переносчиков взаимодействий. Частицы обмениваются бозонами в процессе различных фундаментальных взаимодействий — сильном, слабом, гравитационном и электромагнитном.
Видео по теме
Источники:
  • Ядерная физика в Интернете, Элементарные частицы
Источники:
  • Явление - естественная радиоактивность
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше